Xây dựng và sử dụng hệ thống bài tập bồi dưỡng năng lực sáng tạo cho học sinh trong dạy học chương dòng điện xoay chiều vật lí 12 trung học phổ thông

Thực trạng bồi dưỡng năng lực sáng tạo cho học sinh trong dạy học Vật lí ở trường Trung học phổ thông nói chung và sử dụng bài tập Vật lí để bồi dưỡng năng lực sáng tạo ..... 36 2.3 Các

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH

_

NGUYỄN NGỌC THẢO

XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG HỆ THỐNG BÀI TẬP BỒI DƯỠNG NĂNG LỰC SÁNG TẠO CHO HỌC SINH TRONG DẠY HỌC CHƯƠNG

“DÕNG ĐIỆN XOAY CHIỀU” VẬT LÍ 12

TRUNG HỌC PHỔ THÔNG

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC

NGHỆ AN - 2017

TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH

_

NGUYỄN NGỌC THẢO

XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG HỆ THỐNG BÀI TẬP BỒI DƯỠNG NĂNG LỰC SÁNG TẠO CHO HỌC SINH TRONG DẠY HỌC CHƯƠNG

“DÕNG ĐIỆN XOAY CHIỀU” VẬT LÍ 12

TRUNG HỌC PHỔ THÔNG

Chuyên ngành: Lý luận và PPDH bộ môn Vật lí

Mã số: 60 14 01 11

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC

Người hướng dẫn khoa học:

PGS.TS NGUYỄN ĐÌNH THƯỚC

NGHỆ AN - 2017

i

LỜI CẢM ƠN

Lời đầu tiên tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy hướng dẫn

PGS.TS Nguyễn Đình Thước đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ động viên tôi

trong thời gian nghiên cứu và hoàn thành luận văn

Nhân dịp kết thúc chương trình Cao học, tôi xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu, Phòng Sau đại học, khoa Vật lí, bộ môn phương pháp giảng dạy Khoa Vật lí Trường Đại học Vinh đã tạo mọi điều kiện giúp đỡ tôi trong suốt thời gian học tập và nghiên cứu

Xin thành thật cảm ơn Ban Giám Hiệu và các thầy cô Tổ Vật lí trường THPT Nam Kỳ Khởi Nghĩa đã nhiệt tình giúp đỡ, tạo mọi điều kiện trong thời gian tôi tiến hành thực nghiệm sư phạm của luận văn

Cuối cùng xin chân thành cảm ơn gia đình, đồng nghiệp và bạn bè đã động viên, giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận văn này

Mặc dù đã có nhiều cố gắng nhưng luận văn sẽ không tránh khỏi những thiếu sót, rất mong nhận được những ý kiến đóng góp quý báu từ các thầy cô và bạn đọc

Tác giả

Nguyễn Ngọc Thảo

MỤC LỤC

Trang

LỜI CẢM ƠN i

MỤC LỤC ii

DANH MỤC VIẾT TẮT iv

DANH MỤC SƠ ĐỒ, BẢNG BIỂU v

MỞ ĐẦU 1

NỘI DUNG 4

Chương 1 CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN SỬ DỤNG BÀI TẬP VẬT LÍ BỒI DƯỠNG NĂNG LỰC SÁNG TẠO CHO HỌC SINH Ở TRƯỜNG PHỔ THÔNG 4

1.1 Sáng tạo 4

1.2 Phát triển năng lực sáng tạo của học sinh trong dạy học Vật lí 4

1.2.1 Khái niệm năng lực 4

1.2.2 Khái niệm năng lực sáng tạo 5

1.2.3 Các biểu hiện năng lực sáng tạo của học sinh trong học tập Vật lí 7

1.2.4 Sự hình thành và phát triển năng lực sáng tạo trong hoạt động giải bài tập sáng tạo 7

1.3 Các biện pháp bồi dưỡng năng lực sáng tạo cho học sinh trong dạy học Vật lí 10

1.3.1 Tổ chức hoạt động sáng tạo gắn liền với quá trình xây dựng kiến thức mới 10

1.3.2 Luyện tập dự đoán, xây dựng giả thuyết 10

1.3.3 Luyện tập đề xuất phương án kiểm tra giả thuyết 11

1.3.4 Sử dụng các bài tập sáng tạo 12

1.4 Bài tập sáng tạo về Vật lí phương tiện bồi dưỡng năng lực sáng tạo cho học sinh 12

1.4.1 Cơ sở lí thuyết về bài tập sáng tạo 12

1.4.2 Các dấu hiệu về bài tập sáng tạo 14

1.4.3 Cách xây dựng bài tập sáng tạo 16

1.4.4 Các hình thức sử dụng bài tập sáng tạo 17

1.5 Thực trạng bồi dưỡng năng lực sáng tạo cho học sinh trong dạy học Vật lí ở trường Trung học phổ thông nói chung và sử dụng bài tập Vật lí để bồi dưỡng năng lực sáng tạo 21

1.5.1 Mục đích, đối tượng và phương pháp điều tra 21

1.5.2 Kết quả điều tra 21

iii

1.5.3 Nguyên nhân và thực trạng 23

Chương 2 XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TẬP DẠY HỌC CHƯƠNG “DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU” VẬT LÍ 12 TRUNG HỌC PHỔ THÔNG THEO ĐỊNH HƯỚNG BỒI DƯỠNG NĂNG LỰC SÁNG TẠO CỦA HỌC SINH 25

2.1 Phân tích chương trình, nội dung sách giáo khoa chương “Dòng điện xoay chiều” Vật lí 12 Trung học phổ thông 25

2.1.1 Mục tiêu dạy học chương “Dòng điện xoay chiều” 25

2.1.2 Nội dung kiến thức chương “Dòng điện xoay chiều” 27

2.2 Xây dựng hệ thống bài tập dạy học chương “Dòng điện xoay chiều” theo định hướng bồi dưỡng năng lực sáng tạo của học sinh 36

2.2.1 Nguyên tắc xây dựng hệ thống bài tập dạy học chương “Dòng điện xoay chiều” theo định hướng bồi dưỡng năng lực sáng tạo 36

2.2.2 Hệ thống bài tập chương “Dòng điện xoay chiều” theo định hướng bồi dưỡng năng lực sáng tạo 36

2.3 Các tiến trình dạy học sử dụng bài tập dạy học chương “Dòng điện xoay chiều” theo định hướng bồi dưỡng năng lực sáng tạo của học sinh 63

2.3.1 Bài tập sáng tạo trong tiết học luyện tập giải bài tập Vật lý 63

2.3.2 Bài tập sáng tạo trong tiết ôn tập, tổng kết, hệ thống hóa kiến thức 72

2.3.3 Bài tập sáng tạo trong tiết dạy học tự chọn nâng cao 80

2.3.4 Bài tập sáng tạo trong tuyển chọn và bồi dưỡng học sinh giỏi 89

Chương 3 THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 98

3.1 Mục đích và nhiệm vụ thực nghiệm sư phạm 98

3.1.1 Mục đích thực nghiệm sư phạm 98

3.1.2 Nhiệm vụ thực nghiệm sư phạm 98

3.2 Nội dung thực nghiệm sư phạm 98

3.3 Quá trình thực nghiệm sư phạm 99

3.3.1 Chuẩn bị thực nghiệm sư phạm 99

3.3.2 Quá trình tiến hành thực nghiệm 99

3.4 Kết quả thực nghiệm sư phạm 100

3.4.1 Đánh giá về mặt định tính 100

3.4.2 Tính khả thi của đề tài 101

3.4.3 Kiểm định giả thuyết thống kê 101

KẾT LUẬN 107

TÀI LIỆU THAM KHẢO 108 PHỤ LỤC

v

DANH MỤC SƠ ĐỒ, BẢNG BIỂU

Trang

Hình

Hình 1.1 Chu trình sáng tạo khoa học V.G Ra-zu-mốp-xki 6

Hình 1.2 Mô hình xây dựng bài tập sáng tạo 17

Bảng Bảng 3.1 Thống kê các điểm số kết quả bài kiểm tra 102

Bảng 3.2 Phân phối tần suất 102

Bảng 3.3 Phân phối tần suất tích lũy 102

Bảng 3.4 Tham số thống kê 103

Đồ thị Đồ thị 3.1.a Phân phối tần suất điểm kiểm tra lần 1 của lớp đối chứng và lớp thực nghiệm 103

Đồ thị 3.1.b Phân phối tần suất điểm kiểm tra lần 2 của lớp đối chứng và lớp thực nghiệm 103

Đồ thị 3.2.a Phân phối tần suất điểm tích lũy điểm kiểm tra lần 1 của lớp đối chứng và lớp thực nghiệm 104

Đồ thị 3.2.b Phân phối tần suất điểm tích lũy điểm kiểm tra lần 2 của lớp đối chứng và lớp thực nghiệm 104

MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

Quá trình hội nhập thế giới đòi hỏi trình độ học vấn của con người ngày càng cao cũng như khả năng làm việc độc lập, khả năng hợp tác nhóm Sự sáng tạo trong công việc là yêu cầu đặt lên hàng đầu trong chiến lược phát triển của bất kì ngành nghề nào Đảng và Nhà nước luôn quan tâm và đầu tư cho chiến lược giáo dục Hội nghị lần thứ hai Ban chấp hành Trung ương Đảng khóa VIII (12/1996) đã xác định giáo dục là quốc sách hàng đầu Trong Luật giáo dục (12/1998), Nghị quyết của Quốc hội khóa X về đổi mới chương trình giáo dục phổ thông (12/2000) và trong các chỉ thị của Thủ tướng và Bộ trưởng Bộ giáo dục đào tạo đã nêu rõ ngành giáo dục phải “Đổi mới phương pháp dạy học các bậc học, áp dụng phương pháp giáo dục hiện đại để bồi dưỡng năng lực tư duy sáng tạo, năng lực giải quyết vấn đề”

Xã hội của thế kỉ XXI là một xã hội dựa vào tri thức, xã hội của nền văn minh hiện đại, thời kì của sự bùng nổ tri thức và khoa học công nghệ… Để hòa nhập với tốc độ phát triển của nền khoa học kĩ thuật trên thế giới, sự nghiệp giáo dục cũng phải nhanh chóng đổi mới để có thể đào tạo ra những con người có đủ trình độ kiến thức, năng lực trí tuệ sáng tạo và phẩm chất đạo đức tốt

Với những yêu cầu cấp bách của thời đại, ngành giáo dục đang hết sức chú trọng những nghiên cứu đổi mới phương pháp dạy học ở trường phổ thông theo hướng bồi dưỡng năng lực sáng tạo (NLST), khả năng tư duy khoa học, năng lực tìm tòi chiếm lĩnh tri thức, năng lực tự giải quyết vấn đề thích ứng được thực tiễn cuộc sống và xu thế của nền kinh tế tri thức Như vậy giáo viên là người chỉ đạo hoạt động, tư vấn và tổ chức tình huống học tập, tổ chức kiểm tra đánh giá, định hướng hoạt động cho học sinh

Với quan niệm đó, HS chuyển từ thụ động sang chủ động tự tìm tòi giải quyết vấn đề dưới sự dẫn dắt của GV và tự khám phá tri thức khoa học, đồng thời GV cần phải bồi dưỡng năng lực sáng tạo cho HS trong quá trình dạy học Việc bồi dưỡng NLST cho HS chiếm vị trí rất quan trọng trong dạy học Công

2

việc này đòi hỏi người GV luôn tìm tòi học hỏi, luôn đổi mới và sáng tạo trong mỗi bài giảng, trong từng bài tập hướng dẫn HS nhằm nâng cao chất lượng học tập của HS

Với những lý do nêu trên, chúng tôi chọn đề tài nghiên cứu: "Xây dựng

và sử dụng hệ thống bài tập bồi dưỡng năng lực sáng tạo cho học sinh trong dạy học chương “Dòng điện xoay chiều" Vật lí 12 trung học phổ thông"

2 Mục đích nghiên cứu

Xây dựng và sử dụng hệ thống BT dạy học chương “Dòng điện xoay chiều” nhằm bồi dưỡng năng lực sáng tạo cho HS góp phần nâng cao chất lượng

học tập Vật lí

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

3.1 Đối tượng nghiên cứu

Bài tập trong dạy học Vật lí ở trường THPT

3.2 Phạm vi nghiên cứu

Bài tập Vật lí trong dạy học chương “Dòng điện xoay chiều” theo hướng bồi dưỡng NLST của HS

4 Giả thuyết khoa học

Nếu xây dựng được hệ thống bài tập và sử dụng vào dạy học chương

“Dòng điện xoay chiều” theo định hướng bồi dưỡng NLST cho HS thì có thể nâng cao được chất lượng học tập Vật lí

5 Nhiệm vụ nghiên cứu

5.1 Nghiên cứu cơ sở lí luận về bồi dưỡng NLST cho HS và bài tập Vật lí trong dạy học ở trường phổ thông

5.2 Điều tra thực trạng dạy BT chương “Dòng điện xoay chiều” trong việc bồi dưỡng NLST cho HS lớp 12 THPT

5.3 Nghiên cứu nội dung, mục tiêu chương “Dòng điện xoay chiều” Vật lí

6 Phương pháp nghiên cứu

6.1 Phương pháp lí thuyết

Nghiên cứu các tài liệu tham khảo về tâm lí học, giáo dục học và lý luận dạy học Vật lí liên quan đến phát triển năng lực sáng tạo của học sinh

6.2 Phương pháp điều tra

Sử dụng phiếu điều tra, phỏng vấn

6.3 Phương pháp thực nghiệm

Thực nghiệm sư phạm để kiểm chứng giả thuyết khoa học của đề tài

6.4 Phương pháp thống kê toán học

Sử dụng công cụ toán học thống kê để xử lí, đánh giá các kết quả điều tra

- Thiết kế được một số tiến trình dạy học sử dụng bài tập của chương

“Dòng điện xoay chiều” nhằm bồi dưỡng NLST cho HS

8 Cấu trúc luận văn

Ngoài phần mở đầu, kết luận và các danh mục tham khảo, luận văn có ba chương:

Chương 1 Cơ sở lí luận và thực tiễn sử dụng bài tập Vật lí bồi dưỡng

NLST cho HS ở trường phổ thông

Chương 2 Xây dựng hệ thống bài tập dạy học chương “Dòng điện xoay

chiều” Vật lí 12 THPT theo định hướng bồi dưỡng NLST của học sinh

Chương 3 Thực nghiệm sư phạm

4

NỘI DUNG Chương 1

CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN SỬ DỤNG BÀI TẬP VẬT LÍ BỒI DƯỠNG NĂNG LỰC SÁNG TẠO

CHO HỌC SINH Ở TRƯỜNG PHỔ THÔNG

1.1 Sáng tạo

Sáng tạo là tìm ra cái mới, cách giải quyết mới, không bị gò bó, phụ thuộc vào cái đã có Sáng tạo là hoạt động đặc thù chỉ con người mới có để tạo ra những giá trị tinh thần, vật chất mới Sáng tạo cần cho bất cứ lĩnh vực nào trong cuộc sống, lao động của con người ở mọi cấp độ từ vi mô đến vĩ mô Các nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm về tâm lý học sáng tạo lớn hoặc nhỏ Nếu được bồi dưỡng thường xuyên, đúng phương pháp thì tiềm năng sáng tạo sẽ bộc lộ, phát triển và sáng tạo ra giá trị vật chất hoặc tinh thần lớn cho nhân loại, hoặc chí ít cũng cải tạo nâng cao chất lượng cuộc sống của chính mình góp phần xây dựng

xã hội ngày càng tiến bộ Nếu không được bồi dưỡng rèn luyện thì tiềm năng sáng tạo sẽ dần mai một hoặc không có điều kiện bộc lộ Kết luận đó thực sự có

ý nghĩa đối với dạy học trong nhà trường Một trong bốn nhiệm vụ của dạy học các môn khoa học là phát triển ở học sinh năng lực tư duy gồm tư duy lôgic, tư duy sáng tạo, tư duy đặc thù của bộ môn tạo cơ sở cho việc bồi dưỡng năng lực giải quyết vấn đề Nhiệm vụ này được Phạm Văn Đồng gói gọn trong câu nói đầy ý nghĩa: “Dạy là phải gõ vào trí thông minh của học sinh”, “nghề dạy học là nghề sáng tạo trong những nghề sáng tạo” Trong thực tiễn cuộc vận động đổi mới phương pháp dạy học hiện nay, vấn đề “dạy thế nào để bồi dưỡng tư duy sáng tạo” là câu hỏi được nhiều người quan tâm

1.2 Phát triển năng lực sáng tạo của học sinh trong dạy học Vật lí

1.2.1 Khái niệm năng lực

Năng lực là khả năng làm chủ những hệ thống kiến thức, kĩ năng, thái độ

và vận hành (kết nối) chúng một cách hợp lý vào thực hiện thành công nhiệm vụ

hoặc giải quyết hiệu quả vấn đề đặt ra của cuộc sống Năng lực là một cấu trúc động (trừu tượng), có tính mở, đa thành tố, đa tầng bậc, hàm chứa trong nó không chỉ là kiến thức, kĩ năng mà cả niềm tin, giá trị, trách nhiệm xã hội thể hiện ở tính sẵn sàng hành động trong những điều kiện thực tế, hoàn cảnh thay đổi Người có năng lực ở mức độ cao bao giờ cũng thể hiện được tính độc lập và sáng tạo trong hoạt động

Năng lực gắn liền với kỹ năng, kỹ xảo trong lĩnh vực hoạt động tương ứng Song kỹ năng, kỹ xảo liên quan đến một việc thực hiện một loại hành động hẹp, chuyên biệt, đến mức thành thạo, tự động hóa, máy móc Còn năng lực chứa đựng yếu tố mới mẻ, linh hoạt trong hành động, có thể giải quyết nhiệm vụ thành công trong nhiều tình huống khác nhau, trong một lĩnh vực hoạt động rộng hơn

Theo P.A Ruđich “Năng lực là tính chất tâm - sinh lý của con người chi phối quá trình tiếp thu các kiến thức, kỹ năng, kỹ xảo cũng như hiệu quả thực hiện một hoạt động nhất định”

Theo A.G Côvaliôp “Năng lực là một tập hợp hoặc tổng hợp những thuộc tính của cá nhân con người, đáp ứng những nhu cầu lao động và đảm bảo cho hoạt động và đạt được những kết quả cao”

Theo Phạm Minh Hạc “Năng lực là những đặc điểm tâm lý cá biệt, tạo thành điều kiện quy định tốc độ, chiều sâu, cường độ, của việc tác động vào đối tượng lao động” [23]

1.2.2 Khái niệm năng lực sáng tạo

“Sáng tạo là một loại hoạt động mà kết quả của nó là một sản phẩm tinh thần hay vật chất có tính cách tân, có ý nghĩa xã hội, có giá trị” (Sáng tạo, Bách khoa toàn thư Liên Xô, tập 42, trang 54)

Năng lực sáng tạo có thể hiểu là khả năng tạo ra những giá trị mới về vật chất và tinh thần, tìm ra cái mới, giải pháp mới, công cụ mới, vận dụng thành công những hiểu biết đã có vào hoàn cảnh mới

6

Trong nghiên cứu khoa học, sản phẩm đặc biệt chính là phát minh, phát hiện và sáng chế Phát minh là sự khám phá những quy luật, tính chất hoặc hiện tượng của thế giới vật chất tồn tại khách quan mà trước đó chưa ai biết, nhờ đó làm thay đổi nhận thức của con người về thế giới; phát hiện tương tự phát minh,

áp dụng cho lĩnh vực khoa học xã hội Sáng chế là một giải pháp kỹ thuật mới

về nguyên lý kỹ thuật, có tính sáng tạo và áp dụng được

Trong Vật lí học, V.G Ra-zu-mốp-xki trình bày những khía cạnh chính của quá trình sáng tạo khoa học dưới dạng chu trình (hình 1.1)

Hình 1.1 Chu trình sáng tạo khoa học V.G Ra-zu-mốp-xki

Từ việc khái quát những sự kiện xuất phát, đi đến xây dựng mô hình trừu tượng giả định (có tính chất như một giả thuyết); từ mô hình dẫn đến việc rút ra

hệ quả lý thuyết (bằng suy luận logic hay suy luận toán học); kiểm tra bằng thực nghiệm những hệ quả đó Nếu những kết quả thực nghiệm phù hợp với hệ quả

dự đoán thì mô hình giả thuyết đó được xác nhận là đúng đắn và trở thành chân

lý Nếu những sự kiện thực nghiệm không phù hợp với những dự đoán lý thuyết thì phải xem lại lý thuyết

Trong bốn giai đoạn như trên, khó khăn nhất, đòi hỏi sự sáng tạo cao nhất

là giai đoạn từ những sự kiện khởi đầu đề xuất mô hình giả thuyết và giai đoạn đưa ra phương án thực nghiệm để kiểm tra hệ quả suy ra từ mô hình giả thuyết Trong hai giai đoạn này không có con đường suy luận logic mà chủ yếu dựa vào trực giác; ở đây tư duy trực giác giữ vai trò quan trọng bắt buộc phải đưa ra một phỏng đoán mới, một giải pháp mới chưa hề có, một hoạt động sáng tạo thật sự

Năng lực sáng tạo gắn liền với kỹ năng, kỹ xảo và vốn hiểu biết của chủ thể Trong bất cứ lĩnh vực hoạt động nào, càng thành thạo và có kiến thức sâu rộng thì càng nhạy bén trong dự đoán, đề ra được nhiều dự đoán, nhiều phương

án để lựa chọn, càng tạo điều kiện cho trực giác phát triển Bởi vậy, không thể rèn luyện năng lực sáng tạo tách rời, độc lập với học tập kiến thức về một lĩnh vực nào đó [20], [22], [23]

1.2.3 Các biểu hiện năng lực sáng tạo của học sinh trong học tập Vật lí

Dựa vào những đặc trưng cơ bản của hoạt động sáng tạo [23] và những biểu hiện trong học tập vật lí, hoạt động nhận thức, hoạt động sáng tạo dựa vào chu trình sáng tạo của Ra-zu-mốp-xki chúng ta có thể thấy được những biểu hiện năng lực sáng tạo của HS trong học tập Vật lí [4], [20], [21], [23]:

(1) Có khả năng tự lực chuyển tri thức và kĩ năng đã biết sang một tình huống mới

(2) Có khả năng nhìn thấy những vấn đề mới trong điều kiện quen biết (3) Nhìn thấy cấu trúc của đối tượng đang nghiên cứu

(4) Có thể giải một bài tập Vật lí theo những cách giải khác nhau; giải được nhiều cách và biết chọn một cách giải, phương án tối ưu, độc đáo

(5) Đề xuất được dự đoán / giả thuyết khoa học

(6) Thiết kế được phương án thí nghiệm kiểm tra giả thuyết (dự đoán) (7) Giải được bài tập sáng tạo

(8) Giải được các bài tập sáng tạo; có khả năng suy diễn, khái quát hóa, hiểu khá sâu về bản chất và hiện tượng, sự kiện, biết vận dụng kiến thức đã học

để đưa bài toán phức tạp thành bài toán đơn giản, có khả năng giải quyết vấn đề nhanh, có cách giải hay, sáng tạo; có kiến thức tích hợp giữa Vật lí học với các khoa học khác

1.2.4 Sự hình thành và phát triển năng lực sáng tạo trong hoạt động giải bài tập sáng tạo

1.2.4.1 Cơ sở hình thành và phát triển năng lực sáng tạo

GV phải phân tích được phương pháp giải bài tập cụ thể bằng cách vận dụng những hiểu biết tư duy về giải bài tập Vật lí, xuất phát từ mục đích sư

8

phạm cụ thể để xác định kiểu hướng dẫn phù hợp Đối với mục đích hướng dẫn học sinh giải BTST theo định hướng bồi dưỡng năng lực sáng tạo ta có thể tiến hành các kiểu sau đây:

a) Hướng dẫn tìm tòi

GV không chỉ dẫn cho HS hành động theo mẫu sẵn có mà GV gợi mở để

HS tự tìm cách giải quyết GV hướng dẫn mang tính chất gợi ý cho HS tìm tòi phát hiện cách giải quyết, HS tự xác định các hành động cần thực hiện để đạt kết quả Hướng dẫn của GV phải làm sao không đưa HS thực hiện các hành động theo mẫu mà phải có tác dụng hướng tư duy HS vào phạm vi cần và có thể tìm tòi phát hiện cách giải quyết vấn đề của học tập

b) Định hướng khái quát chương trình hóa

GV hướng dẫn HS tự tìm tòi cách giải quyết GV định hướng hoạt động tư duy của HS theo đường lối khái quát hóa giải quyết vấn đề Sự định hướng ban đầu đòi hỏi sự tự tực tìm tòi giải quyết của HS Nếu HS gặp trở ngại không vượt qua được để tìm cách giải quyết thì GV phát triển định hướng khái quát ban đầu,

cụ thể hóa thêm một bước bằng cách gợi ý thêm cho HS để thu hẹp phạm vi tìm tòi, giải quyết vấn đề Kiểu hướng dẫn khái quát chương trình hóa nhằm phát huy tính độc lập, tự lực thực hiện các hành động tư duy

1.2.4.2 Chiến lược tổng quát giải bài tập Vật lí

Chiến lược giải bài tập Vật lí không chỉ hữu ích cho giải bài tập mà còn cần thiết hình thành cho HS một phong cách khoa học tiếp cận bài tập Vật lí, một điều vô cùng quan trọng trong việc phát triển năng lực sáng tạo Theo các tác giả Paul Zitzewitz và Robert Neff thì chiến lược tổng quát giải bài tập Vật lí

có 6 bước sau:

Bước 1: Diễn đạt thành lời bài tập

Diễn đạt tóm tắt thông tin của bài tập và tự tin giải được bài tập đó

Bước 2: Định rõ tính chất bài tập

Phân tích thông tin đã cung cấp, xác định cái gì đã biết, cái gì cần biết để giải bài tập

Bước 3: Khám phá

Động não tìm các chiến lược thông tin đã cho và tìm cho được cái cần biết HS phải đi đến những thông tin mới có giá trị gợi mở cho mình phương hướng tìm tòi khai thác những dữ kiện cần thiết, tìm ra con đường có thể đi theo

để đạt kết quả Đó là những chiến lược chung và những chiến lược cụ thể ứng với từng loại bài tập nhất định Các chiến lược về giải bài tập Vật lí thực chất là phương pháp nghiên cứu đặc thù của Vật lí học mà trong quá trình học tập của

HS đã được tìm hiểu Một số chiến lược chung như:

- Lập một bảng các số liệu, hoặc một đồ thị

- Làm mô hình để quan sát diễn biến của hiện tượng

- Hành động giống như mô tả trong bài tập (có khi tiến hành nghiên cứu thực nghiệm)

- Phỏng đoán (nêu giả thuyết) kết quả của hiện tượng mô tả và kiểm tra lại

- Đi giật lùi từ cái cần tìm đến cái đã cho trong bài tập

- Giải một bài toán đơn giản hơn hoặc một bài tập tương tự đã biết

- Hỏi chuyên gia, tìm tài liệu đọc thêm, tra cứu số liệu

Trong giai đoạn này, HS cũng sẽ gặp nhiều câu hỏi mới có thể mở ra thêm nhiều khả năng cho hoạt động tìm tòi, khám phá HS nên tập nêu câu hỏi thắc mắc, tò mò, không ngại sai Biết đặt câu hỏi cũng là một phẩm chất cần thiết và quan trọng của hoạt động sáng tạo

10

kỹ năng tính toán cụ thể, chính xác Với kế hoạch giải bài tập đồ thị, thí nghiệm thì kỹ năng thực nghiệm, thực hành có vai trò quan trọng

Bước 6: Đánh giá việc giải bài tập

HS khẳng định điều đã làm được, khẳng định đã giải xong bài tập và nêu lên được tại sao giải được hoặc tại sao không giải được Biện luận bài tập nếu trong điều kiện khác, môi trường khác sẽ như thế nào

1.3 Các biện pháp bồi dưỡng năng lực sáng tạo cho học sinh trong dạy học Vật lí

1.3.1 Tổ chức hoạt động sáng tạo gắn liền với quá trình xây dựng kiến thức mới

Việc nghiên cứu kiến thức mới sẽ thường xuyên tạo ra những tình huống đòi hỏi HS phải đưa ra những ý kiến mới, giải pháp mới đối với chính bản thân họ

Tổ chức quá trình nhận thức Vật lí theo chu trình sáng tạo: chỗ nào có thể suy nghĩ dựa trên những hiểu biết đã có, chỗ nào phải đưa ra kiến thức mới, giải pháp mới Việc tập trung sức lực vào chỗ mới sẽ giúp cho hoạt động sáng tạo của HS có hiệu quả, rèn luyện cho tư duy trực giác nhạy bén, phong phú GV cũng có thể giới thiệu cho HS kinh nghiệm sáng tạo của các nhà bác học

Giáo trình Vật lí được xây dựng đi từ dễ đến khó, phù hợp với trình độ

HS, tận dụng được kinh nghiệm sống hàng ngày của họ, tạo điều kiện cho HS có

cơ hội đề xuất ra những ý kiến mới mẻ, có ý nghĩa, làm cho họ cảm nhận được hoạt động sáng tạo là hoạt động thường xuyên, có thể thực hiện được với sự cố gắng nhất định

Sự tự tin trong hoạt động sáng tạo là một yếu tố tâm lý rất quan trọng, làm cho chủ thể nhận thức thoát khỏi những sự ràng buộc, hạn chế của những hiểu biết cũ hay bởi ý kiến của người khác

1.3.2 Luyện tập dự đoán, xây dựng giả thuyết

Dự đoán dựa chủ yếu vào trực giác, kết hợp với kinh nghiệm phong phú

và kiến thức sâu sắc về mỗi lĩnh vực Việc xây dựng giả thuyết dựa trên sự khái quát hóa những sự kiện thực nghiệm, những kinh nghiệm cảm tính Sự khái quát

hóa không phải là một phép quy nạp đơn giản, hình thức mà nó chứa đựng một yếu tố mới, không có sẵn trong các sự kiện dùng làm cơ sở Dự đoán khoa học luôn luôn phải có một cơ sở nào đó, tuy chưa thật là chắc chắn

Có thể có các cách dự đoán sau đây trong giai đoạn đầu của hoạt động nhận thức Vật lí của HS:

- Dựa vào sự liên tưởng tới một kinh nghiệm đã có

- Dựa trên sự tương tự

- Dựa trên sự xuất hiện đồng thời giữa hai hiện tượng mà dự đoán giữa chúng có quan hệ nhân quả

- Dựa trên nhận xét thấy hai hiện tượng luôn biến đổi đồng thời, cùng tăng hoặc cùng giảm mà dự đoán về quan hệ nhân quả giữa chúng

- Dựa trên sự thuận nghịch thường thấy của nhiều quá trình

- Dựa trên sự mở rộng phạm vi ứng dụng của một kiến thức đã biết sang một lĩnh vực khác

- Dự đoán về mối quan hệ định lượng

1.3.3 Luyện tập đề xuất phương án kiểm tra giả thuyết

Một dự đoán, một giả thuyết thường là một sự khái quát các sự kiện thực nghiệm nên nó có tính chất trừu tượng, tính chất chung không thể kiểm tra trực tiếp được Từ một dự đoán, giả thuyết ta phải suy ra được một hệ quả có thể quan sát trong thực tế, sau đó tiến hành thí nghiệm để xem hệ quả rút ra bằng suy luận đó có phù hợp kết quả thí nghiệm không

Quá trình rút ra hệ quả thường áp dụng suy luận logic hay suy luận toán học Sự suy luận này đảm bảo đúng quy tắc, đúng quy luật, không phạm sai lầm Vấn đề đòi hỏi sự sáng tạo là đề xuất phương án kiểm tra hệ quả đã rút ra được Tùy theo trình độ mà HS có thể đề xuất nhiều phương án thí nghiệm khác nhau,

GV sẽ hướng dẫn HS phân tích tính khả thi của mỗi phương án và chọn ra phương án có triển vọng nhất Để đề ra được phương án thí nghiệm kiểm tra, HS phải huy động những kiến thức Vật lí đã có và những kinh nghiệm trong đời sống hàng ngày và từ các môn học khác nữa

12

1.3.4 Sử dụng các bài tập sáng tạo

Những loại bài tập riêng có mục đích rèn luyện năng lực sáng tạo gọi là bài tập sáng tạo Khi giải BTST, ngoài việc phải vận dụng một số kiến thức đã học, HS bắt buộc phải có những ý kiến độc lập mới mẻ, không thể suy ra một cách logic từ những kiến thức đã học

1.4 Bài tập sáng tạo về Vật lí phương tiện bồi dưỡng năng lực sáng tạo cho học sinh

1.4.1 Cơ sở lí thuyết về bài tập sáng tạo

1.4.1.1 Cơ sở lí thuyết [23]

Cơ sở lý thuyết của BTST trong dạy học Vật lí là sự giống nhau về bản chất của hoạt động nhận thức khoa học Vật lí và hoạt động học tập Vật lí Bản chất đó thể hiện tính mới mẻ trong nhận thức: đối với nhà Vật lí học “cái mới” là phát minh khoa học mà nhân loại chưa ai biết, còn đối với học sinh khám phá

“cái mới” là bản chất của sự sáng tạo

Dựa vào chu trình sáng tạo khoa học trong Vật lí học, sự tương tự về bản chất của quá trình nhận thức của học sinh khi học tập Vật lí và của nhà Vật lí học khi nghiên cứu Vật lí, có thể xây dựng những bài tập sáng tạo về Vật lí Đây

là một khái niệm khá mới của lý luận dạy học Vật lí nước ta, còn ít được đề cập hoặc nếu có còn sơ sài chưa thành hệ thống và khó vận dụng

Bài tập sáng tạo về Vật lí là bài tập mà giả thiết không có thông tin đầy đủ liên quan đến hiện tượng quá trình Vật lí, có những đại lượng Vật lí được ẩn dấu; điều kiện bài toán không chứa đựng chỉ dẫn trực tiếp và gián tiếp về angôrit giải hay kiến thức Vật lí cần sử dụng

BTVL là một phương tiện, phương pháp dạy học truyền thống đặc thù của môn vật lí; BTVL có chức năng giáo dưỡng, phát triển tư duy và giáo dục kỹ năng tổng hợp BTVL có thể sử dụng trong tất cả các yếu tố cấu trúc của quá trình của quá trình dạy học từ việc tạo tình huống có vấn đề, xây dựng kiến thức hình thành kỹ năng mới đến củng cố ôn tập hệ thống hoá kiến thức và kiểm tra đánh giá kiến thức kỹ năng của học sinh Tuy nhiên trong luận văn này chúng tôi muốn xem xét BTVL với chức năng là phương tiện bồi dưỡng năng lực sáng tạo cho học sinh

1.4.1.2 Phân biệt bài tập sáng tạo và bài tập luyện tập [23]

Bài tập Vật lí rất đa dạng và phong phú có nhiều cách gọi tên, phân loại khác nhau dựa theo việc chọn tiêu chí khác nhau Nếu căn cứ tính chất của quá trình tư duy khi giải bài tập là tính chất tái hiện (tái hiện cách thức thực hiện) hay tính chất sáng tạo có thể chia thành hai loại:

- Bài tập luyện tập (BTLT): dùng rèn luyện kĩ năng áp dụng những kiến thức xác định giải bài tập theo khuôn mẫu đã có Tính chất tái hiện của tư duy thể hiện ở chỗ HS so sánh bài tập cần giải với các dạng bài tập đã biết và huy động cách thức giải đã biết; trong đề bài các dữ kiện đã chứa angôrit giải

- Bài tập sáng tạo (BTST): dùng cho việc bồi dưỡng các phẩm chất của tư duy sáng tạo: tính linh hoạt, mềm dẻo, độc đáo, nhạy cảm Tính chất sáng tạo thể hiện ở chỗ không có angôrit cho việc giải bài tập, đề bài che giấu dữ kiện khiến người giải không thể liên hệ tới một angôrit đã có Với BTST người giải phải vận dụng kiến thức linh hoạt trong những tình huống mới (chưa biết), phát hiện điều mới (về kiến thức, kĩ năng hoạt động hoặc thái độ ứng xử mới) Việc phân chia này mang tính tương đối bởi “cái mới” có tính tương đối phụ thuộc vào đối tượng giải bài tập và phụ thuộc vào thời điểm sử dụng: mới tại thời điểm này (khi đó là BTST) nhưng sau khi đã biết thì lại trở thành BTLT (cho từng HS)

Có thể so sánh sự khác nhau giữa BTLT và BTST theo bảng sau:

Bài tập luyện tập Bài tập sáng tạo

- Đề bài có thông tin về phương pháp

giải, angôrit giải

- Bài tập theo khuôn mẫu

- Tình huống quen thuộc

14

Bài tập luyện tập chỉ giúp cho HS luyện tập, tái hiện kiến thức đã biết, chưa có tác dụng nhiều trong việc bồi dưỡng tư duy sáng tạo Do đó để bồi dưỡng năng lực sáng tạo cho học sinh trong dạy học Vật lí cần sử dụng các BTST Vật lí

1.4.2 Các dấu hiệu về bài tập sáng tạo [22], [23]

Tư duy sáng tạo bộc lộ các phẩm chất: tính mềm dẻo, linh hoạt, độc đáo

và nhạy cảm Bốn phẩm chất này có tính độc lập tương đối ở một mức độ nào

đó, có thể khai thác trong dạy học các BTST nhằm bồi dưỡng năng lực sáng tạo cho HS Để giúp GV sử dụng BTST thuận lợi trong dạy học Vật lí, các tác giả Phạm Thị Phú và Nguyễn Đình Thước đã nêu ra các dấu hiệu nhận biết BTST như sau:

Dấu hiệu 1: Bài tập có nhiều cách giải

Đây là dạng bài tập phổ biến trong hệ thống BTST, rèn cho HS thói quen không suy nghĩ rập khuôn máy móc Thường xuyên cho HS làm việc với dạng bài tập này sẽ làm cho HS nhận thức rằng khi xem xét một vấn đề cần nhìn từ nhiều góc độ, nhiều quan điểm khác nhau để từ đó có thể vạch ra nhiều con đường nhằm đạt đến mục đích và chọn ra con đường hiệu quả nhất

Dấu hiệu 2: Bài tập có hình thức tương tự nhưng có nội dung biến đổi Những bài tập này thường có nhiều hơn một câu hỏi mà thông thường câu đầu tiên là bài tập luyện tập, các câu hỏi tiếp theo có hình thức tương tự nhưng nếu vẫn áp dụng phương pháp cũ thì sẽ gặp sự bế tắc vì nội dung câu hỏi đã có

sự thay đổi về chất Phương thức để soạn thảo dạng bài tập này gồm 2 bước:

Bước 1: Cho một bài tập hoàn chỉnh, yêu cầu HS tìm một yếu tố nào đó Bước 2: Thay đổi một dữ kiện của đề bài nhưng vẫn yêu cầu HS tìm yếu

tố trên, nhưng chính dữ kiện đó đã làm biến đổi hoàn toàn bản chất vấn đề

Dấu hiệu 3: Bài tập thí nghiệm

Bài tập thí nghiệm Vật lí gồm bài tập thí nghiệm định tính và bài tập thí nghiệm định lượng Bài tập thí nghiệm định tính sẽ yêu cầu thiết kế thí nghiệm theo một mục đích cho trước, thiết kế một dụng cụ ứng dụng Vật lí hoặc yêu cầu

làm thí nghiệm theo chỉ dẫn quan sát và giải thích hiện tượng Vật lí Bài tập thí nghiệm định lượng gồm các bài tập đo đạc đại lượng Vật lí, minh họa lại quy luật Vật lí bằng thực nghiệm, thiết kế chế tạo thiết bị thí nghiệm đơn giản

Các bài tập thí nghiệm có tác dụng bồi dưỡng tính linh hoạt của tư duy trong việc đề xuất các phương án thí nghiệm, các giải pháp đo đạc trong các tình huống khác nhau tùy thuộc vào các thiết bị thí nghiệm đã cho hay tự tìm kiếm

Dấu hiệu 4: Bài tập cho thiếu, thừa hoặc sai dữ kiện

Việc đòi hỏi HS phải nhận biết và chứng minh dữ kiện “có vấn đề” là mục đích của dạng bài tập này HS cần phải phát hiện ra những điều chưa hợp lý và

có được sự lý giải cần thiết, tự cung cấp số liệu cho cho bài tập thiếu dữ kiện, nếu là đề toán sai thì phải tìm ra chỗ sai và chọn giải pháp tối ưu làm cho đề toán hết sai Bài tập này còn gặp trong trường hợp HS cần có ý tưởng để đề xuất hoặc thiết kế vận dụng tri thức để đạt được yêu cầu nào đó của cuộc sống hay kỹ thuật Việc nhìn nhận các vấn đề trong loại bài tập này có tác dụng rèn luyện tư duy phê phán, tư duy sáng tạo cho HS

Dấu hiệu 5: Bài tập nghịch lý, ngụy biện

Dạng bài tập này chứa đựng một sự ngụy biện nên dẫn đến nghịch lý: kết luận rút ra mâu thuẫn với thực tiễn hay mâu thuẫn với nguyên tắc, định luật Vật

lí đã biết Tuy nhiên nếu chỉ nhìn nhận các yếu tố này một cách hình thức thì có thể nhầm tưởng rằng chúng phù hợp với các định luật Vật lí và logic thông thường Song khi xem xét một cách chặt chẽ, có luận chứng khoa học, dựa trên các định luật Vật lí thì mới nhận ra sự nghịch lý và ngụy biện trong bài toán

Bài tập nghịch lý và ngụy biện được soạn thảo dựa trên những suy luận sai lầm về tri thức Vật lí của HS trong những biểu hiện đa dạng của các sự kiện, hiện tượng, quá trình Vật lí Các bài toán nghịch lý và ngụy biện về Vật lí là những bài tập loại đặc biệt mà phương pháp giải chung nhất là phân tích là tìm

ra nguyên nhân của sự hiểu sai và vận dụng sai các khái niệm, định luật và lý thuyết Vật lí

Dấu hiệu 6: Bài toán “hộp đen”

16

Theo M Vun-sơ-man, bài toán hộp đen gắn liền với việc nghiên cứu đối tượng mà cấu trúc bên trong là đối tượng nhận thức mới (chưa biết), nhưng có thể đưa ra mô hình cấu trúc của đối tượng nếu cho các dữ kiện “đầu vào”, “đầu ra” Giải bài toán hộp đen là quá trình sử dụng kiến thức tổng hợp, phân tích mối quan hệ giữa dữ kiện đầu vào, đầu ra để thấy cấu trúc bên trong của hộp đen

Với 6 dấu hiệu đã nêu cho thấy BTST rất đa dạng và có độ khó khác nhau Mặc dù có chức năng to lớn trong bồi dưỡng tư duy sáng tạo, song BTST còn rất ít được sử dụng trong thực tiễn dạy học, số lượng BTST trong các tài liệu chính thống và không chính thống về bài tập Vật lí rất khiêm tốn Việc nhận dạng BTST theo 6 dấu hiệu do chúng tôi đề xuất trên đây có nhiều thuận lợi và

dễ áp dụng trong triển khai biên soạn và sử dụng BTST trong dạy học

1.4.3 Cách xây dựng bài tập sáng tạo

Việc xây dựng các BTST nhằm bồi dưỡng năng lực sáng tạo cho HS được dựa trên chu trình sáng tạo của V G Ra-zu-mốp-xki, bản chất của năng lực sáng tạo và các nguyên tắc sáng tạo Tham khảo phương pháp xây dựng BTST của tác giả Phạm Thị Phú, Nguyễn Đình Thước, chúng tôi vận dụng phương pháp xây dựng BTST theo các bước sau:

- Lựa chọn bài tập xuất phát (đó có thể là bài tập luyện tập hay BTST)

- Giải bài tập xuất phát dạng tổng quát

- Phân tích giả thiết, yêu cầu đề bài, hiện tượng Vật lí xuất hiện trong bài, lời giải và kết luận - cơ sở để vận dụng các nguyên tắc sáng tạo

- Sử dụng các nguyên tắc sáng tạo để xây dựng các BTST

- Sử dụng các nguyên tắc sáng tạo phù hợp để ra câu hỏi định hướng tư duy cho HS khi giải BTST

- Đánh giá về tính sáng tạo (tính mới và tính lợi ích) của bài tập đã biến đổi được so với bài tập xuất phát (xem xét dưới góc độ tư duy sáng tạo và óc thực tiễn cho HS)

Hình 1.2 Mô hình xây dựng bài tập sáng tạo

1.4.4 Các hình thức sử dụng bài tập sáng tạo

BTST có tác dụng rất lớn trong việc phát triển tư duy Vật lí và năng lực sáng tạo cho HS Ngoài việc lựa chọn cẩn thận, công phu hệ thống các bài tập, chặt chẽ về nội dung, bám sát mục đích, nhiệm vụ dạy học ở trường phổ thông; nếu sử dụng hệ thống BTST một cách hợp lý sẽ góp phần rất lớn trong việc nâng cao hiệu quả dạy học Vật lí ở trường trung học phổ thông Căn cứ vào mục đích

ý nghĩa của việc soạn thảo hệ thống BTST vào chương trình giảng dạy và khả năng nhận thức của HS, chúng tôi đề xuất các hình thức sử dụng BTST theo các hướng sau:

- Hình thức sử dụng trên lớp theo chương trình bắt buộc

18

hứng thú học tập của HS, còn việc giải bài tập đó sẽ được quay trở lại sau khi

HS đã có đủ những kiến thức cần thiết

b) Xây dựng kiến thức mới

Sử dụng BTST trong xây dựng kiến thức mới để đưa tư duy của HS vào tình huống mâu thuẫn nhận thức, từ đó nêu được vấn đề giải quyết một cách tích cực Trong quá trình giải bài tập HS tự đi tới tri thức mới Do tính tổng hợp kỹ thuật của BTST nên việc nghiên cứu tài liệu mới bằng cách giải BTST thường được áp dụng cho loại kiến thức về các ứng dụng Vật lí

1.4.4.2 Sử dụng bài tập sáng tạo trong ngoại khóa, ôn tập

Theo thời gian, tri thức Vật lí ngày càng nhiều nhưng thời gian dạy học Vật lí không được tăng lên tương xứng, còn nhiều vấn đề đáng hiểu biết khác chưa có điều kiện đưa vào chương trình Để giải quyết mâu thuẫn này cần thông qua dạy tri thức Vật lí trong đó dạy HS cách tiếp cận và chiếm lĩnh tri thức một cách tự lực

Nhằm phát triển hứng thú học tập Vật lí cho HS, rèn luyện óc thông minh,

mở rộng kiến thức và kỹ năng bằng việc nghiên cứu thêm các vấn đề khác về Vật lí, tận dụng thời gian rỗi một cách có ích, hợp lý và để có hiệu suất cao thì ta

có thể tổ chức các hoạt động ngoại khóa trong nhà trường phổ thông Với vai trò đặc điểm của BTST chúng ta có thể sử dụng BTST trong hoạt động ngoại khóa như: học bồi dưỡng ở nhà, báo tường, báo bảng, tổ chức câu lạc bộ Vật lí, sử dụng BTST trong các buổi tham quan dã ngoại

a) Hình thức học không chính khóa

Sử dụng BTST không chính khóa như: trong buổi học thêm, học ở nhà, học bồi dưỡng Một trong những hình thức phổ biến nhất của công tác ngoại khóa về Vật lí là nhóm giải bài tập Việc tổ chức những nhóm giải bài tập như vậy có tác dụng trực tiếp đến kết quả học tập của HS

Bằng kinh nghiệm và sự sáng tạo của mình, GV có thể tổ chức được việc giải bài tập theo nhóm với nội dung phong phú Trong các buổi bồi dưỡng, học thêm GV có thể đưa ra các BTST và yêu cầu HS nhận dạng bài toán, khuyến

khích HS tự nỗ lực tìm hướng giải quyết HS đưa ra phương án giải bài toán của mình và có thể HS đứng ra chữa bài tập cho các bạn Nếu như bài tập đó mà HS chưa tìm ra hướng giải quyết thì động viên HS suy nghĩ đề xuất phương án trả lời thông qua câu hỏi định hướng của GV

b) Hoạt động giải BTST ở nhà

Trong lúc học ở nhà, GV có thể cho HS những BTST có nội dung gần gũi với thực tế cuộc sống mà HS phải tự lực tìm kiếm thông tin để giải quyết

- Thời gian mềm dẻo: trong tuần, trong tháng

- GV gợi ý giải BT, cho câu hỏi định hướng nếu cần

- HS tự giải và nộp lại cho GV

c) Hình thức sử dụng câu lạc bộ Vật lí

Giải BTST Vật lí có thể đưa vào nội dung sinh hoạt câu lạc bộ Vật lí Câu lạc bộ Vật lí bao gồm các thành viên yêu thích môn Vật lí Dưới sự hướng dẫn của Tổ chuyên môn và sự lãnh đạo của nhóm trưởng, câu lạc bộ có chương trình hoạt động cụ thể theo kế hoạch đã định sẵn Cần tổ chức câu lạc bộ sao cho phát huy được sự hứng thú tham gia của HS, thông qua hệ thống BTST đưa ra trong sinh hoạt câu lạc bộ, làm sao cho HS bộc lộ được khả năng của mình Sau khi giải quyết xong bài tập, phân tích cách giải hay, sự độc đáo, đưa ra những điều

mà HS dễ mắc sai lầm, thông qua đó HS học hỏi được kinh nghiệm từ các thành viên trong câu lạc bộ

d) Hình thức sử dụng báo tường, báo bảng

Thông qua báo tường, báo bảng các BTST được chọn lọc để đăng tải Tùy theo điều kiện cụ thể của từng trường học mà có thể ra các số báo theo tuần, theo tháng hoặc vào các đợt thi đua chào mừng các ngày lễ Chúng ra có thể sử dụng hình thức này như sau:

Chọn lọc các đề bài hay để đưa ra trên mặt báo, những bài đưa ra ở đây phải có sức cuốn hút đối với HS, kích thích trí tìm tòi, lòng ham hiểu biết của

HS Việc làm này do tổ bộ môn Vật lí của trường thực hiện

kỳ sau cùng với đáp án Tổ bộ môn giao cho GV nhận xét, đánh giá các bài giải,

có sự cổ vũ, khen thưởng kịp thời Các buổi lễ trao giải sẽ có tác dụng giáo dục

HS rất lớn, khuyến khích HS tham gia nhiệt tình, yêu thích môn học

1.4.4.3 Sử dụng bài tập sáng tạo trong chương trình dạy học tự chọn

Những giờ học tự chọn là hình thức dạy học cá biệt hóa, phân hóa sâu đậm, đảm bảo được tất cả các ưu điểm của hệ thống thống nhất của nền giáo dục phổ thông và còn cho phép phát triển tốt những hứng thú và năng lực cá biệt của

HS Do nguyên tắc tổ chức mà những giờ học tự chọn có vị trí trung gian giữa các giờ học bắt buộc và các giờ học ngoại khóa

Chương trình dạy học tự chọn Vật lí lớp 10, lớp 11 và lớp 12 ở nước ta hiện nay chủ yếu là bài tập bám sát chương trình Đối với một số nước trên thế giới thì hơn một nửa thời gian dạy học tự chọn môn Vật lí ở trường THPT dành cho giờ thực hành giải bài tập và tiến hành các bài tập thí nghiệm

Chương trình dạy học tự chọn tạo ra những điều kiện thuận lợi cho việc tổ chức quá trình học tập, đặc biệt là đối với hoạt động tự lực sáng tạo có hiệu quả của HS Sử dụng BTST trong dạy học tự chọn là một chiến lược dạy học phát triển tư duy và năng lực sáng tạo cho HS ở trường phổ thông

1.4.4.4 Sử dụng bài tập sáng tạo trong tuyển chọn và bồi dưỡng học sinh giỏi

Những cuộc thi này phát triển ở HS sự ham hiểu biết, và giúp nhiều em

HS tìm thấy hướng đi của mình, và lựa chọn những HS có khả năng đặc biệt

Giải BTST không những đòi hỏi HS phải có kiến thức sâu rộng mà còn phải biết vận dụng kiến thức một cách linh hoạt, việc đề xuất ra các phương án

và các hình thức thực hiện các phương án phải có tính sáng tạo Đặc biệt đối với bài tập loại thiết kế và thực hiện thí nghiệm sẽ giúp phát hiện được những HS thực sự có năng lực sáng tạo

Thông qua việc giải quyết các BTST là một trong những cách giúp chúng

ta phát hiện và bồi dưỡng HS giỏi Vật lí

1.5 Thực trạng bồi dưỡng năng lực sáng tạo cho học sinh trong dạy học Vật

lí ở trường Trung học phổ thông nói chung và sử dụng bài tập Vật lí để bồi dưỡng năng lực sáng tạo

1.5.1 Mục đích, đối tượng và phương pháp điều tra

1.5.1.2 Đối tượng điều tra

Chúng tôi tìm hiểu và hỏi ý kiến của 10 GV trong tổ Vật lí và thăm dò ý kiến của 87 HS của hai lớp thực nghiệm trước khi các em được học BTST

Thời gian tìm hiểu từ tháng 10 năm 2016 đến tháng 12 năm 2016

1.5.1.3 Phương pháp

Thông qua phiếu thăm dò ý kiến dành cho GV (Mẫu phiếu ở phần phụ lục 1a) và phiếu thăm dò ý kiến dành cho HS (Mẫu phiếu ở phụ lục 1b)

1.5.2 Kết quả điều tra

Số phiếu thăm dò phát ra: đối với GV là 10 phiếu và đối với HS là 87 phiếu

Số phiếu thăm dò thu vào: đối với GV là 10 phiếu và đối với HS là 87 phiếu

Kết quả thăm dò ý kiến của GV và HS (Xem Bảng thống kê kết quả thăm

dò ý kiến GV và HS ở phụ lục 2a và 2b)

Thông qua việc thống kê kết quả điều tra, kết hợp với việc trao đổi với các đồng nghiệp về việc nghiên cứu thực tế giảng dạy Vật lí của GV một số trường THPT ở TPHCM, chúng tôi rút ra được các nhận xét như sau:

a) Nhận thức của GV về BTST

22

Có 70% GV xác định đúng mục đích, yêu cầu của tiết dạy bài tập Vật lí,

đó là ngoài việc củng cố và kiểm tra kiến thức cơ bản còn quan tâm tới việc hình thành và phát triển năng lực sáng tạo cho HS, 30% GV được hỏi thỉnh thoảng mới quan tâm tới việc này Phương tiện chủ yếu là HS giải các bài tập nhiều dạng khác nhau, từ mức độ dễ đến khó Nguồn bài tập chủ yếu lấy từ SGK (30%), SBT (50%) và lấy từ các tài liệu tham khảo (20%), 20% trả lời số BTST trong các tài liệu rất ít và 80% trả lời không có BTST nào

Tuy nhiên đa số GV chưa phân biệt rõ BTLT và BTST, chưa chú ý đến các BTST trong dạy học Vật lí Đa số GV đều thiên về vai trò kiểm tra, đánh giá kiến thức của HS thông qua việc giải bài tập Vật lí Nhiều GV cho rằng giải bài tập Vật lí là để rèn luyện kĩ năng vận dụng công thức Vật lí, họ cho rằng bài tập Vật lí càng hay nếu tính phức tạp về mặt toán học của nó càng cao

Nhiều GV chưa quan tâm một cách đầy đủ về BTST và vai trò của BTST trong dạy học, chưa biết cách biên soạn BTST, chưa quan tâm đến việc soạn câu hỏi định hướng tư duy cho HS trong quá trình giải bài tập nói chung, BTST nói riêng 20% GV cho rằng chỉ cần dùng BTST và 80% GV cho rằng cần kết hợp giữa BTLT và BTST

b) Sử dụng BTST trong dạy học

Trong quá trình dạy học Vật lí, GV ít đưa ra câu hỏi định hướng tư duy cho HS, chưa xây dựng câu hỏi định hướng tư duy tích cực đối với từng loại bài tập và từng loại đối tượng HS

Khi dạy bài tập Vật lí, GV thường chú ý nhiều đến những biến đổi toán học mà ít chú ý đến việc phân tích, định hướng tư duy sáng tạo cho HS, chưa làm HS thích thú và thấy được lợi ích của môn học đối với đời sống

Các bài tập mà GV chọn lọc để đưa vào tiết bài tập thường là những BTLT áp dụng những kiến thức đơn thuần, thiên về toán học Loại BTST chưa được sử dụng phong phú vào các hình thức dạy học khác nhau Việc GV tự tìm tòi, biên soạn BTST còn rất ít

1.5.3 Nguyên nhân và thực trạng

Sau khi thăm dò ý kiến của các đồng nghiệp và học sinh về dạy và học BTVL ở trường phổ thông chúng tôi rút ra một số nguyên nhân và thực trạng cơ bản sau:

- Số lượng BTST trong SGK và SBT rất ít không đáp ứng đủ cho nhu cầu dạy sáng tạo cho HS

- Tài liệu tham khảo trên thị trường nhiều về số lượng nhưng không ít tài liệu hiện nay đều viết theo lối thị trường hóa, chủ yếu đáp ứng nhu cầu ôn thi THPT Quốc gia, đa số là BTLT, chưa gắn kết nhiều đến thực tế, chủ yếu là luyện kĩ năng áp dụng các định luật, công thức Vật lí và giải toán học, chứ chưa chú trọng tới việc bồi dưỡng tư duy sáng tạo cho HS Rất ít tài liệu tham khảo viết chuyên về BTST

- Trong các kỳ thi và kiểm tra đánh giá như thi học kỳ, thi THPT Quốc gia những năm gần đây đề thi môn Vật lí ra dưới hình thức trắc nghiệm khách quan

vì vậy rất khó đưa vào đề các BTST Nhìn chung việc dạy học hiện nay chủ yếu phục vụ mục đích thi cử “thi gì, học nấy” dẫn đến việc GV chưa coi trọng BTST trong dạy học

- Ở các trường THPT hiện nay trang thiết bị phục vụ cho việc dạy học Vật

lí còn thiếu hoặc là có nhưng không đồng bộ và không sử dụng được

Thực trạng trên đòi hỏi mỗi GV cần phải xây dựng cho mình hệ thống BTST và phương án sử dụng chúng để đạt hiệu quả dạy học cao nhất

Kết luận chương 1

Trên đây chúng tôi đã trình bày cơ sở lý luận về việc xây dựng BTST trong việc bồi dưỡng năng lực sáng tạo cho học sinh theo chương trình giáo dục định hướng phát triển năng lực

Năng lực sáng tạo là một năng lực rất quan trọng và cần thiết nhằm chuẩn

bị cho con người trong những tình huống thực tiễn của cuộc sống BTST là một

Các GV dạy Vật lí nếu xây dựng được một hệ thống BTST để giảng dạy cho HS không những nhằm mục đích phát hiện, tuyển chọn và bồi dưỡng HS thi học sinh giỏi các cấp, mà còn bồi dưỡng năng lực sáng tạo cho HS Học sinh sẽ biết cách học sáng tạo và nghiên cứu Vật lí có hiệu quả, có thể sẽ trở thành những chuyên gia bậc cao trong lĩnh vực nghiên cứu Vật lí hoặc kỹ thuật - công nghệ của đất nước

Tất cả những cơ sở thực tiễn trình bày ở trên được chúng tôi coi là các cơ

sở cần thiết để xây dựng hệ thống bài tập chương “Dòng điện xoay chiều” nhằm bồi dưỡng năng lực sáng tạo cho HS

Chương 2 XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TẬP DẠY HỌC CHƯƠNG

“DÕNG ĐIỆN XOAY CHIỀU” VẬT LÍ 12 TRUNG HỌC PHỔ THÔNG THEO ĐỊNH HƯỚNG BỒI DƯỠNG NĂNG LỰC SÁNG TẠO

CỦA HỌC SINH

2.1 Phân tích chương trình, nội dung sách giáo khoa chương “Dòng điện xoay chiều” Vật lí 12 Trung học phổ thông

2.1.1 Mục tiêu dạy học chương “Dòng điện xoay chiều”

2.1.1.1 Mục tiêu theo chuẩn kiến thức, kĩ năng

* Kiến thức

- Viết được biểu thức của cường độ dòng điện và điện áp tức thời

- Phát biểu được định nghĩa và viết được công thức tính giá trị hiệu dụng của cường độ dòng điện và điện áp tức thời

- Viết được các công thức tính cảm kháng, dung kháng và tổng trở của đoạn mạch có R, L, C mắc nối tiếp và nêu được đơn vị đo các đại lượng này

- Viết được hệ thức của định luật Ôm đối với đoạn mạch xoay chiều thuần điện trở, thuần cảm kháng, dung kháng và đối với đoạn mạch RLC nối tiếp

- Nêu được độ lệch pha giữa cường độ dòng điện và điện áp tức thời đối với các loại đoạn mạch xoay chiều thuần điện trở, thuần cảm kháng, dung kháng

và chứng minh được các độ lệch pha này

- Viết được công thức tính độ lệch pha giữa dòng điện và điện áp tức thời đối với đoạn mạch RLC nối tiếp và nêu được trường hợp nào thì dòng điện sớm pha, trễ pha so với điện áp

- Nêu được điều kiện và các đặc điểm của hiện tượng cộng hưởng điện đối với đoạn mạch RLC nối tiếp

- Viết được công thức tính công suất điện và công thức tính hệ số công suất của đoạn mạch RLC nối tiếp

- Nêu được lí do cần phải tăng hệ số công suất ở nơi tiêu thụ điện

26

- Nêu được hệ thống dòng điện ba pha

- Trình bày được nguyên tắc cấu tạo và hoạt động của máy phát điện xoay chiều, động cơ điện xoay chiều ba pha, máy biến áp

* Kĩ năng

- Vận dụng được các công thức tính cảm kháng, dung kháng và điện trở của đoạn mạch RLC nối tiếp

- Vẽ được giản đồ Fre-nen cho đoạn mạch RLC nối tiếp

- Giải được các bài tập đối với đoạn mạch RLC nối tiếp

- Vẽ được đồ thị biểu diễn hệ thống dòng điện ba pha

- Giải thích được nguyên tắc hoạt động của máy phát điện xoay chiều, động cơ điện xoay chiều và máy biến áp

- Giải được các bài tập về máy biến áp lí tưởng

- Tiến hành được thí nghiệm để khảo sát đoạn mạch RLC nối tiếp

* Thái độ

- Rèn luyện tác phong làm việc khoa học, tỉ mỉ, cẩn thận, chính xác

- Bồi dưỡng lòng yêu khoa học kĩ thuật, thái độ hợp tác trong lao động

- Hình thành thái độ nhìn nhận mọi hiện tượng một cách khoa học, luôn tìm tòi, vận dụng kiến thức một cách sáng tạo vào mọi tình huống của cuộc sống

2.1.1.2 Mục tiêu theo định hướng nghiên cứu

* Kiến thức

- HS nắm chắc kiến thức chương “Dòng điện xoay chiều”

- HS biết vận dụng kiến thức chương “Dòng điện xoay chiều” một cách khoa học và sáng tạo

- Vận dụng được những kiến thức đã học để giải thích được một số ứng dụng của dòng điện xoay chiều trong thực tế

- Hiểu rõ nguyên tắc cấu tạo và hoạt động của máy phát điện, động cơ điện và máy biến áp

* Kĩ năng

- Giải thành thạo các BT tổng hợp về đoạn mạch RLC nối tiếp

- Giải được các BTST chương “Dòng điện xoay chiều”

- Sử dụng thành thạo các dụng cụ đo tối thiểu trang bị cho thí nghiệm thực hành chương “Dòng điện xoay chiều” ở trường THPT, tiến hành được thí nghiệm khảo sát mạch RLC

- Biết cách chế tạo một số thiết bị điện đơn giản

2.1.2 Nội dung kiến thức chương “Dòng điện xoay chiều”

2.1.2.1 Grap hóa nội dung dạy học chương “Dòng điện xoay chiều” theo sách giáo khoa Vật lí 12 chương trình chuẩn

30

Công suất

tức thời

Công suất trung bình

P = UIcosφ

Hệ số công suất cosφ =

Cộng hưởng điện

DÕNG ĐIỆN XOAY CHIỀU

Đặc điểm của dòng điện xoay chiều

Cường độ dđxc i=I 0 scos(ωt+φ) Cđdđ hiệu dụng

Công suất

Các loại mạch điện

Mạch điện xoay chiều chỉ có

R

Mạch điện xoay chiều chỉ có

L

Mạch điện xoay chiều chỉ có

Máy phát điện xoay chiều

1 pha

f = n.p

Máy phát điện xoay

3 pha

Truyền tải và sử dụng điện năng

Máy điện xoay chiều

Máy biến áp

∆P = RI 2

Động cơ không đồng bộ ba pha

2.1.2.2 Kiến thức cơ bản chương “Dòng điện xoay chiều”

a Các đại lượng đặc trưng:

- Từ thông qua khung dây: Ф = NBScos(ωt + φ)

- Suất điện động xoay chiều: e

t



 

 = NBSωsin(ωt + φ) = E0sin(ωt + φ) với E0 = NBSω

- Điện áp xoay chiều: u = U0cos(ωt + u)

- Cường độ dòng điện xoay chiều: i = I0cos(ωt + φi)

- Các giá trị suất điện động, điện áp, cường độ dòng điện hiệu dụng:

- Độ lệch pha giữa điện áp u và cường độ dòng điện i:  = u i

Với  > 0: u nhanh pha hơn i

Với  < 0: u chậm pha hơn i

Với  = 0: u cùng pha với i

- Chu kì của dòng điện xoay chiều: T = 2



- Tần số dòng điện: f = 1

T

- Công suất của dòng điện xoay chiều:

+ Công suất tức thời: P = ui = UIcosφ + UIcos(2ωt + u + i)

+ Công suất trung bình: P = UIcosφ = I2

Định luật Ohm

R

 = 0: u cùng pha với i + Biểu thức u & i Nếu i = I0cost thì u =

U0cost

UIR



0 0

UIR



R

UIZ



0 0 L

UIZ

C

UIZ



0 0 C

UIZ

ZL = ZC: u cùng pha với i

Nếu i = I0sint thì u = U0sin(t + )

UIZ



0 0

UIZ



c Sản xuất và truyền tải điện năng:

Máy biến áp: Máy biến áp là những thiết bị biến đổi điện áp xoay chiều

mà không làm thay đổi tần số

L

C

+ Nguyên tắc hoạt động: Dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ

+ Cấu tạo: Máy biến áp gồm cuộn sơ cấp có N1 vòng dây, cuộn thứ cấp có

N2 vòng dây, được quấn trên cùng một lõi biến áp (khung sắt non pha silic)

+ Sự biến đổi điện áp và cường độ dòng điện: 2 2 1

* Truyền tải điện năng:

+ Công suất hao phí trên đường dây tải điện là

2 2

+ Biện pháp giảm hao phí: Tăng hiệu điện thế U

Máy phát điện xoay chiều

* Máy phát điện xoay chiều một pha

+ Nguyên tắc hoạt động: dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ

+ Cấu tạo:

- Phần cảm (roto) tạo ra từ thông biến thiên bằng các nam châm quay

- Phần ứng (stato) gồm các cuộn dây giống nhau, cố định trên một vòng tròn

+ Khi rôto quay, từ thông qua mỗi cuộn dây của stato biến thiên tuần hoàn với tần số f = p.n (p là số cặp cực của nam châm, n là tốc độ quay của rôto tính bằng số vòng/giây)

* Máy phát điện xoay chiều ba pha:

Là máy tạo ra 3 suất điện động xoay chiều hình sin cùng tần số, cùng biên

độ và lệch pha nhau 2π/3 từng đôi một

+ Nguyên tắc hoạt động: dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ

+ Cấu tạo: Gồm 3 cuộn dây hình trụ giống nhau được đặt trên một đường tròn tại 3 vị trí đối xứng (3 trục của 3 cuộn dây đồng quy tại tâm O của đường tròn và lệch nhau 1200

)

Động cơ điện xoay chiều ba pha

- Nguyên tắc 1: Nguyên tắc phân nhỏ (phân nhỏ bài tập)

- Nguyên tắc 2: Nguyên tắc tách khỏi (đơn giản hóa bài tập)

- Nguyên tắc 3: Nguyên tắc kết hợp (kết hợp các bài tập)

- Nguyên tắc 4: Nguyên tắc đảo ngược (hoán vị dữ kiện và ẩn số của bài tập)

- Nguyên tắc 5: Nguyên tắc linh động (xây dựng bài tập nhiều cách giải)

- Nguyên tắc 6: Nguyên tắc giải thiếu hoặc thừa (xây dựng bài tập thiếu, thừa, sai dữ kiện)

- Nguyên tắc 7: Nguyên tắc sao chép (xây dựng bài tập có hình thức tương tự nhưng nội dung biến đổi)

- Nguyên tắc 8: Nguyên tắc phẩm chất cục bộ (xây dựng bài tập hộp đen)

2.2.2 Hệ thống bài tập chương “Dòng điện xoay chiều” theo định hướng bồi dưỡng năng lực sáng tạo

2.2.2.1 Bài tập có nhiều cách giải

Bài tập 1

BTXP: Mắc tụ điện có điện dung C =

4

10

 (H) vào mạng điện có điện áp

220 (V), tần số 50 (Hz) Xác định cường độ dòng điện hiệu dụng qua tụ điện

Phân tích BTXP

- Tính được dung kháng: ZC 1 41 100( )

10C

Nguyên tắc sáng tạo sử dụng để chuyển BTXP thành BTST

Dùng nguyên tắc sao chép (xây dựng bài tập có hình thức tương tự nhưng

nội dung biến đổi) và nguyên tắc linh động (thay vì tính cường độ dòng điện hiệu dụng thì tính điện lượng và số electron chuyển qua tiết diện dây dẫn), ta chuyển BTXP thành BTST như sau:

BTST: Mắc tụ điện có điện dung C =

4

10

 (H) vào mạng điện có u = 200cos(100πt) (V) Trong 5 (ms) kể từ thời điểm t = 0, điện lượng và số electron

chuyển qua tiết diện thẳng của dây dẫn là:

Câu hỏi định hướng tư duy của HS

- Điện lượng qua tiết diện S trong thời gian ∆t?

- Điện lượng qua tiết diện S trong thời gian từ t1 đến t2?

- Nêu mối liên hệ giữa điện lượng chuyển qua tiết diện và điện tích của tụ điện?

- Số e tương ứng với điện lượng ∆q?

Lời giải tóm tắt

Cách 1 Dùng công thức lượng giác

Ta có: ZC 1 41 100( )

10C